JPH09192162A - 蓄冷材組成物 - Google Patents

蓄冷材組成物

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JPH09192162A
JPH09192162A JP764296A JP764296A JPH09192162A JP H09192162 A JPH09192162 A JP H09192162A JP 764296 A JP764296 A JP 764296A JP 764296 A JP764296 A JP 764296A JP H09192162 A JPH09192162 A JP H09192162A
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春樹 別府
Kunihiko Terase
邦彦 寺瀬
Masaharu Tanaka
正治 田中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】十分な蓄冷能力を有し、かつ冷凍したときにも
柔軟性を有し、しかも、適度な伝熱性を有し、急激な温
度変化がなく、かつ、冷却が長続きする蓄冷材を提供す
る。 【解決手段】JIS K5101による吸油量が200
ml/100g以上、平均粒径が0.1〜300μmの
球状シリカゲル粒子の細孔に水を担持した蓄冷材組成
物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄冷材組成物、具
体的には含有する水の融解潜熱を利用して、熱を吸収ま
たは放出する蓄冷材組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、蓄冷材として、寒天ゲル、ポリビ
ニルアルコールゲルまたはポリアクリル酸系の高吸水性
樹脂ゲルを用いたものが知られている。これらのゲルを
用いた蓄冷材では、冷凍したときの柔軟性がなくまた伝
熱速度が早いため、そのまま氷枕または氷嚢として供す
るには不都合である。これらの問題を改善するため、上
記のゲルに1価または多価アルコールを添加したり、ス
ポンジ状の樹脂で包装することも行われているが必ずし
も十分でない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、十分な蓄冷
能力を有し、かつ冷凍したときにも柔軟性を有し、しか
も、適度な伝熱性を有する蓄冷材を提供することを目的
とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、JIS K5
101による吸油量が200ml/100g以上、平均
粒径が0.1〜300μmの多孔質粒子に水を担持した
蓄冷材組成物を提供する。
【0005】本発明はまた、上記蓄冷材組成物をプラス
チックの袋に充填してなる蓄冷材パックを提供する。
【0006】
【発明の実施の形態】多孔質粒子はJIS K5101
による吸油量が200ml/100g以上であることが
必要である。吸油量が200ml/100gに満たない
場合は水が多孔質粒子間にも存在するため、蓄冷効果を
発現するのに必要な水を加えて冷凍したときに、粒子間
が氷で結合されて柔軟性が損なわれる。吸油量のより好
ましい範囲は230〜350ml/100gである。
【0007】多孔質粒子は、平均粒径が0.1〜300
μmであることが必要である。平均粒径が0.1μmに
満たない場合は、この粒子径領域の多孔質粒子を経済的
に生産することが困難であるうえ、集塵装置から粉もれ
が発生するなどの取扱い上の問題があるので不適当であ
る。平均粒径が300μmを超える場合は、柔軟なプラ
スチックフィルムで包装された製品の場合表面の凹凸が
でき人体に接触した場合などに不快感があるので不適当
である。平均粒径が1μmを超える場合はさらに好まし
い。
【0008】多孔質粒子としては、シリカ、アルミナ、
ゾノトライトなどの金属酸化物の1種あるいは2種以上
を混合して使用できる。具体的には、シリカゲルまたは
含水ケイ酸が好ましい。
【0009】多孔質粒子は、BET式窒素吸脱着法によ
る細孔容積が1.5ml/g以上あることが好ましい。
細孔容積が1.5ml/gに満たない場合は、冷凍した
ときに粒子間が氷で結合されて柔軟性が損なわれるので
好ましくない。細孔容積のより好ましい範囲は1.8〜
2.2ml/gである。
【0010】多孔質粒子の外形が球形である場合は、粒
子の外表面積が少なく、粒子相互の凝集が少ないため、
凍結時にも蓄冷材の柔軟性が高いので好ましい。
【0011】多孔質粒子と混合する水の量(容積)は、
吸油量に対して40〜70%であることが好ましい。水
の量が吸油量の40%に満たない場合は、蓄冷能が不足
するおそれがあるので好ましくない。水の量が70%を
超える場合は、粒子間に存在する水の量が多くなり、冷
凍した場合に柔軟性が損なわれるおそれがあるので好ま
しくない。たとえば、吸油量が300ml/100gの
多孔質粒子の場合、粒子1gに対して水が1.20〜
2.10mlが好ましい。ここで示される水分は自由水
であり、結晶水などの多孔質粒子に構造的に含有される
水は含まない。自由水は、180℃で乾燥したときに失
われる水分をさす。
【0012】多孔質粒子と混合する水の量(容積)は、
細孔容積を基準とした場合は、細孔容積の60〜100
%であることが好ましい。
【0013】多孔質粒子と混合する水には、さらに無機
塩類や有機物を添加することもできる。具体的には、無
機塩類としては硫酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、リ
ン酸水素カリウム、塩化カルシウムが挙げられる。有機
物としては、エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、1−オクタノール、オレ
イン酸、シクロヘキサン、1−デカノール、1−ノナノ
ール、グリセリンなどの脂肪族系化合物および各種水溶
性高分子が挙げられる。
【0014】多孔質粒子と水は、均一に混合されている
ことが必要であり、たとえば遠心拡散渦流式原理を利用
したレーディゲミキサーで混合することが好ましい。多
孔質粒子には、無水物だけでなく含水物を利用できる
が、含水物を利用する場合は適宜乾燥して水分を調整す
るのが好ましい。
【0015】本発明の蓄冷材は、柔軟なプラスチックの
袋に充填するなどして使用する。蓄冷材組成物をプラス
チックの袋に充填してなる蓄冷材パックは、取扱いが容
易で種々の目的に使用できる。使用に際しては、冷凍庫
などで蓄冷材中の自由水を凍結させて用いる。
【0016】
【実施例】
例1 細孔容積1.92ml/g(日本ベル株式会社製、商品
名ベルソープ28を使用し窒素吸脱着法で測定した。以
下同じ。)、吸油量(JIS K5101による。以下
同じ。)342ml/100g、平均粒径4.1μmで
粒度分布が実質的に2.0〜12.7μmの範囲にある
多孔質球状シリカゲル1.26kgを、ドラム容積20
リットルのレーディゲミキサー(松坂技研株式会社製、
商品名M20型)に仕込み、ショベル回転数230rp
m、チョッパ回転数6000rpmでかき混ぜながら、
水1.44kgを噴霧して添加し、約7分間混合して蓄
冷材を得た。
【0017】蓄冷材の外観は粉末状で、顕微鏡で観察し
たところ均一に混合されていることが確認された。蓄冷
材5gを秤量瓶にとり180℃の恒温電気炉で2時間乾
燥し乾燥減量から、多孔質物質1gあたりの水分量(以
下単に水分量という。)を求めたところ1.44gであ
った。この値は、噴霧添加した水と原料のシリカゲルに
含まれていた自由水の和である。吸油量に対する水分量
(容積)の割合(以下Aという)は、42.2%であっ
た。
【0018】例2 水を1.85g噴霧添加した以外は例1と同様にして蓄
冷材を得た。例1と同様にして、水分量およびAの値を
求め結果を表1に示す。
【0019】例3 細孔容積1.88ml/g、吸油量289ml/100
g、平均粒径11.8μmで粒度分布が実質的に4.0
〜20.0μmの範囲にある多孔質球状シリカゲル1.
26kgに対し、水1.75kgを例1と同様にして混
合して蓄冷材を得た。例1と同様にして、水分量および
Aの値を求め結果を表1に示す。
【0020】例4 細孔容積1.65ml/g、吸油量262ml/100
g、平均粒径4.3μmで粒度分布が実質的に1.2〜
12.7μmの範囲にある多孔質球状シリカゲル1.2
6kgに対し、水1.45kgを例1と同様にして混合
して蓄冷材を得た。例1と同様にして、水分量およびA
の値を求め結果を表1に示す。
【0021】例5 細孔容積1.90ml/g、吸油量292ml/100
g、平均粒径12.0μmで粒度分布が実質的に4.0
〜20.0μmの範囲にある水分73.4重量%の含水
多孔質球状シリカゲル3.02kgに対し、細孔容積
1.88ml/g、吸油量289ml/100g、平均
粒径11.8μmで粒度分布が実質的に4.0〜20.
0μmの範囲にある水分10.6重量%の多孔質球状シ
リカゲル0.58kgを例1と同様にして混合して蓄冷
材を得た。例1と同様にして、水分量およびAの値を求
め結果を表1に示す。
【0022】例6 吸油量254ml/100g、平均粒径120μmで粒
度分布が実質的に40〜250μmの範囲にある多孔質
球状含水ケイ酸1.26kgに対し、水1.95kgを
例1と同様にして混合して蓄冷材を得た。例1と同様に
して、水分量およびAの値を求め結果を表1に示す。
【0023】例7 細孔容積1.90ml/g、吸油量292ml/100
g、平均粒径12.0μmで粒度分布が実質的に4.0
〜20.0μmの範囲にある水分73.4重量%の含水
多孔質球状シリカゲル3.02kgと、吸油量243m
l/100g、平均粒径100μmで粒度分布が実質的
に30〜150μmの範囲にある水分9.00重量%の
多孔質球状含水ケイ酸0.58kgを、例1と同様にし
て混合して蓄冷材を得た。例1と同様にして、水分量お
よびAの値を求め結果を表1に示す。
【0024】例8 吸油量277ml/100g、平均粒径7.0μmで粒
度分布が実質的に2〜26μmの範囲にある多孔質粉末
状含水ケイ酸1.26kgに対し、水1.90kgを例
1と同様にして混合して蓄冷材を得た。例1と同様にし
て、水分量およびAの値を求め結果を表1に示す。
【0025】例9 吸油量210ml/100g、平均粒径9.6μmで粒
度分布が実質的に3〜40μmの範囲にある多孔質粉末
状含水ケイ酸1.26kgに対し、水1.40kgを例
1と同様にして混合して蓄冷材を得た。例1と同様にし
て、水分量およびAの値を求め結果を表1に示す。
【0026】例10(比較例) 細孔容積1.20ml/g、吸油量194ml/100
g、平均粒径11.8μmで粒度分布が実質的に4.0
〜20.0μmの範囲にある多孔質球状シリカゲル1.
26kgに対し、水1.77kgを例1と同様にして混
合して蓄冷材を得た。例1と同様にして、水分量および
Aの値を求め結果を表1に示す。
【0027】例11(比較例) 細孔容積0.94ml/g、吸油量154ml/100
g、平均粒径12.8μmで粒度分布が実質的に4.0
〜20.0μmの範囲にある多孔質球状シリカゲル1.
26kgに対し、水1.22kgを例1と同様にして混
合して蓄冷材を得た。例1と同様にして、水分量および
Aの値を求め結果を表1に示す。
【0028】例12(比較例) 吸油量195ml/100g、平均粒径9.8μmで粒
度分布が実質的に3〜40μmの範囲にある多孔質球状
シリカゲル1.26kgに対し、水1.67kgを例1
と同様にして混合して蓄冷材を得た。例1と同様にし
て、水分量およびAの値を求め結果を表1に示す。
【0029】
【表1】
【0030】[柔軟性の評価]例1〜12のシリカゲル
と水の混合物を、厚さ60μm、寸法85mm×60m
mのポリエチレン袋に包装厚さが12mmになるように
包装し、約−18℃の冷凍庫で17時間冷凍して、表面
の硬度をゴム硬度計(株式会社テクロック製)を用いJ
IS K6301にしたがって測定した。例10〜12
では水分量が細孔容積より大きく、吸油量の70%を超
えているため、板状に固結して、例1〜9に比較して高
い硬度を示した。
【0031】[冷凍・解凍繰り返し試験]例1および例
7について上記柔軟性評価を、−18℃冷凍、50℃温
水解凍の繰り返しの後に行った。10回目および50回
目に凍結したときの硬度を1回目の硬度とともに表2に
示す。冷凍解凍を繰り返しても、柔軟性に変化は認めら
れなかった。
【0032】
【表2】
【0033】[冷却速度]例1の蓄冷材100gを、厚
さ70μm、120mm×180mmのポリエチレン袋
に入れてなる蓄冷材パックを、約−18℃の冷凍庫で1
7時間冷凍した。発泡ポリエチレン製の断熱箱に30℃
の水1kgを入れ、この冷凍蓄冷材パックを投入し水の
温度変化を測定した。例10の蓄冷材についても同様に
測定し、それぞれ結果を図1に示す。本発明の蓄冷材
は、急激な温度変化がなく、かつ、冷却が長続きするこ
とが示される。
【0034】
【発明の効果】本発明の蓄冷材は、冷凍庫などで多孔質
粒子中の水を凍結させて使用する。凍結時にも柔軟性を
損なうことなく、また、水が溶解した後でも液状化する
ことなく柔軟な粉末状を保つ。また、熱伝導率の低い多
孔性物質で氷が覆われているので、従来の蓄冷材に比べ
て熱を吸収・冷却する速度がおそく長時間保冷でき、し
かも直接肌に当てても冷やしすぎることがない。本発明
の蓄冷材は、繰り返して使用しても性能の劣化が実質上
なく経済的である。
【0035】本発明の蓄冷材は、産業用、医療用、一般
家庭用として広く使用できる。特に、柔軟性と緩慢な冷
却速度に特徴があり、頭痛、歯痛、火傷治療のための氷
嚢として、打ち身、捻挫の低温湿布などの医療用、高熱
作業場や消防用防火服の保冷に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】例1および例10の蓄冷材の冷却効果を比較し
た図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 正治 福岡県北九州市若松区北湊町13番1号 洞 海化学工業株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】JIS K5101による吸油量が200
    ml/100g以上、平均粒径が0.1〜300μmの
    多孔質粒子に水を担持した蓄冷材組成物。
  2. 【請求項2】多孔質粒子1gあたりに含有する水の容積
    が、吸油量の40〜70%である請求項1の蓄冷材組成
    物。
  3. 【請求項3】多孔質粒子がシリカゲルであり、BET式
    窒素吸脱着法による細孔容積が1.5ml/g以上であ
    る請求項1または2の蓄冷材組成物。
  4. 【請求項4】多孔質粒子が、含水ケイ酸である請求項1
    または2の蓄冷材組成物。
  5. 【請求項5】多孔質粒子の外形が球状である請求項1〜
    4いずれか1の蓄冷材組成物。
  6. 【請求項6】請求項1〜5いずれか1の蓄冷材組成物を
    プラスチックの袋に充填してなる蓄冷材パック。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015029381A1 (ja) * 2013-09-02 2015-03-05 ニチアス株式会社 無機多孔質体を用いた吸熱材
CN111692794A (zh) * 2019-03-13 2020-09-22 株式会社精华 冷却包

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015029381A1 (ja) * 2013-09-02 2015-03-05 ニチアス株式会社 無機多孔質体を用いた吸熱材
JP2015048405A (ja) * 2013-09-02 2015-03-16 ニチアス株式会社 無機多孔質体を用いた吸熱材
CN111692794A (zh) * 2019-03-13 2020-09-22 株式会社精华 冷却包

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